Исследование возможности использования некондиционного сырья в производстве древесностружечных плит

В основных направлениях развития технологий в нашей стране, куда планируется интеграция инвестиций, названы, помимо прочих, композиционные материалы. Повышенный интерес к древесным композиционным материалам обусловлен рядом причин: низкой стоимостью древесного сырья, малыми затратами труда и энергии, ценными, а в отдельных случаях и уникальными свойствами этих композитов, непрерывной возобновляемостью древесных ресурсов и др.

Общеизвестными композитами в деревообработке являются древесностружечные плиты (ДСтП), изготавливаемые в основном из отходов лесопильных и деревообрабатывающих производств. Одно из первоочередных направлений развития производства древесностружечных плит в настоящее время видится в более полном использовании низкосортной древесины и отходов сопутствующих производств, а также отходов заготовок, зачастую не используемых и гниющих на нижних складах. К тому же предприятия по выпуску плитных материалов в настоящее время испытывают острый дефицит сырья. Поэтому расширение номенклатуры используемого сырья за счет вовлечения неиспользуемых отходов позволит не только разрешить проблемы обеспечения сырьем различных деревообрабатывающих производств, но и улучшить экологическую обстановку в стране, а также снизить себестоимость полученной продукции.

Огромное число мелких и средних лесоперерабатывающих производств, которые создаются и ликвидируются на российской территории в течение последних двадцати лет, окружены неиспользуемыми древесными отходами, объемы которых постоянно увеличиваются. По тем или иным причинам кусковые отходы таких производств не подвергались переработке в течение 1–2 и более лет, а использование их сегодня без научно обоснованного подхода на предприятиях древесных композитов определяется их несоответствием входному контролю по сырью.

Цель работы. Исследование возможности использования некондиционного сырья в производстве древесностружечных плит.

Некондиционное сырье представляет собой отходы – горбыль и сбеговые рейки темно-бурого цвета, не используемые более 1,0–2 лет.

Таблица 1

Изменение уровня рН сырьевой смеси от содержания в ней стружки из некондиционной древесины

Соотношение сырья некондиция/кондиция	10/90	20/80	30/70	40/60	50/50	60/40	100/0
рН	6,86	6,65	6,41	6,18	5,98	5,76	5,54

Согласно представленным результатам исследования, увеличение содержания некондиционного сырья в общей массе сырья приводит к увеличению кислотности последнего (табл. 1), что может привести к преждевременному отверждению связующего, особенно в поверхностных слоях, ковра древесностружечных плит, подвергающихся наиболее интенсивному прогреву в процессе прессования и, таким образом, – к снижению прочностных характеристик и сортности готовых плит. На основании изложенного принято решение использовать некондиционное сырье только в составе композиции внутреннего слоя [1–3].

Фракционный состав стружки, полученной из некондиционного сырья, представлен в таблице 2

Фракционный состав стружки, полученной из некондиционного сырья

Таблица 2

Фракция	-/8	8/5	5/2	2/1	1/поддон
Норма	до 8	12-22	30-35	18-25	15-25
Факт	5	14	27	23	31

Зависимости физико-механических характеристик древесностружечных плит от содержания некондиционного сырья представлены на рисунках 1,2.

Рис. 1. Зависимость физических характеристик древесностружечных плит от содержания некондиционного сырья в составе пресскомпозиции

Анализ представленных зависимостей позволяет сделать заключение о том, что показатели оценки качества древесностружечных плит при добавлении стружки из некондиционного сырья до 20% в состав пресскомпозиции снижаются незначительно – прочность при изгибе – на 5–7%, прочность при растяжении перпендикулярно к пласти плиты и разбухание по толщине за 24 ч – на 9–11%, а при большем ее добавлении – до 20 и 30–35% соответственно.

Уменьшение прочности ДСтП при изгибе от содержания стружки из некондиционного сырья вызвано, по всей видимости, несоответствием ее требованиям по фракционному составу (табл. 2), а ухудшение показателей «прочности при растяжении перпендикулярно пласти» и «разбухания по толщине за 24 ч» – повышенной кислотностью некондиционного сырья и плохой способностью к склеиванию по причине его термоокислительной деструкции (табл. 1).

С целью нивелирования отрицательного воздействия характеристик некондиционного сырья на качественные показатели древесностружечных плит, но при этом установления возможности его применения в технологии, предлагается создать стружечную композицию внутреннего слоя, включающую, помимо стружки из кондиционной древесины (из щепы марки ПС ГОСТ 15815) и стружки из некодиционного сырья, также стружку-отход от оцилиндровки круглых сортиментов из здоровой древесины. Выбор стружки-отхода вызван положительным ее влиянием на качественные показатели ДСтП, а также возможностью дополнительного вовлечения некондиции в производство древесностружечных плит.

пресс ком поз иц ии ДСтП, %

Рис. 2. Зависимость механических характеристик древесностружечных плит от содержания некондиционного сырья в составе пресскомпозиции: 1 – предела прочности при изгибе, МПа;

2 – предела прочности при растяжении перпендикулярно к пласти плиты, МПа

Зависимости физико-механических показателей древесностружечных плит от предложенного состава стружечной композиции внутреннего слоя представлены на рисунках 3, 4.

круглых сортиментов/ стружка коалиционного сырья

Рис. 3. Зависимость физических характеристик ДСтП от состава стружечной композиции внутреннего слоя при различной продолжительности прессования (t=1900С); 1 – 0,24 мин/мм, 2 – 0,26 мин/мм; 3 – 0,27 мин/мм

Состав стружечной композиции внутреннего слоя ДСтП:

некондиционное сырье/ стружка-отход от оцилицдровки круглых сортиментов/ стружка коцдиционного сырья

б

Рис. 4. Зависимость механических характеристик ДСтП от состава стружечной композиции внутреннего слоя при различной продолжительности прессования (t=1900С): 1 – 2,24 мин/мм;

2 – 0,26 мин/мм; 3 – 0,27 мин/мм; а – предела прочности при изгибе, МПа; б – предела прочности при растяжении перпендикулярно к пласти плиты, МПа

На основе полученных результатов исследований, представленных на рисунках 3–4, установлено, что добавление стружки-отхода в состав сырьевой композиции внутреннего слоя до 20% (в соотношении – не-кондиция/стружка–отход/кондиция: 20/20/60) способствует компенсации отрицательного влияния некондиционного сырья на качественные показатели древесностружечных плит, что подтверждает выдвинутые ранее теоретические предположения.

На основании проведенных исследований можно утверждать, что добавление некондиционного сырья в состав сырьевой композиции внутреннего слоя до 20% включительно не приводит к снижению качественных показателей ДСтП. Плиты, изготовленные с использованием некондиционного сырья в предложенной композиции, полностью соответствуют ГОСТ 10632-2007 «Плиты древесностружечные. Технические условия».